Dal Gene al Fenotipo 2 lezioni

Anthony J. F. GRIFFITHS et al. GENETICA FORMALE
Pierce GENETICA
iGenetica Peter Russell
GENETICA
Prof. Massimo Zollo
Riceve
Venerdi ore 15:30-17:00
Al CEINGE, Via Comunale Margherita 482
Dal Gene al Fenotipo
2 lezioni
23 Aprile, 2008
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Anti-senso RNA
..ma,siRNAs
miRNA….oma
NAT..toma
Farmacogenoma
?METABOLOMA?
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
• Noi siamo i nostri geni?
(il genoma)
• geni espressi (il trascrittoma)
• il trascrittoma e l’ambiente
GATTACA
1970, 20 anni prima
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
1990-2001
Human Genome
Sequenced!
Clinton and Blair
C. Venter
Celera Genomis,
Human Genome Science
Cromosoma e creazione di
organismo artificiale
F.Collins
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
The Human Genome Project
Gene Expression
Cell
Nucleus
Chromosome
Protein
Gene (mRNA), Gene (DNA)
single strand
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
The Human Genome Project
medicine and the new genetics:
anticipated benefits
• improved diagnosis of disease
• earlier detection of genetic predispositions to disease
• rational drug design
• gene therapy and control systems for drugs
• personalized, custom drugs
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
The Human Genome Project
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Whitehead Institute, Center for Genome Research, Cambridge, MA
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Approccio a colpo da fucile a canna
“shotgun”
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
SANGER METODO DELLA TERMINAZIONE
Dideoxy chain TERMINATOR
The work for his second Nobel Prize
awarded in 1980) was developing the technique
still used today - 'dideoxy' or 'Sanger' sequencing
In 1958 he was awarded the Nobel Prize
for his work in “sequencing proteins”
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
The Human Genome Project
•
The International Human Genome Sequencing Consortium published
their results in Nature, 409 (6822): 860-921, 2001
•
Celera Genomics published their results in Science, 291 (5507): 13041351, 2001
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Progetto Genoma Umano 1990 -2003
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
CLASSIFICAZIONE DELLE
MALATTIE GENETICHE
- Malattie Monogeniche (Mendeliane)
A.D., A.R., X-L.
- Malattie Cromosomiche (Anomalie di
numero e di struttura)
- Malattie Multifattoriali (o Poligeniche)
- Malattie da Mutazioni delle Cellule Somatiche
- Malattie da Mutazioni nel Genoma Mitocondriale
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?CMD=search&DB=omim
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Gregor Johann Mendel (1822-1884)
prete nel monastero Agostiniano di Brno, Cecoslovacchia,
centro di insegnamento teologia, filosofia e scienze naturali.
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Verdi Lisci
Verdi rugosi
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Caratteri dominanti e recessivi
La F2 quindi era composta da caratteri
sia dominanti che recessivi, però legati dal rapporto 3:1
“un componente di ogni coppia era ereditato dal padre
e l'altro dalla madre. Questa, nota anche come
prima legge di Mendel, è la legge della segregazione”
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Prima legge di Mendel
o legge della segregazione degli alleli
Durante la formazione dei gameti gli alleli
segregano (si separano) in due gruppi di gameti di
uguale numero.
Incrocio monoibrido:
AaXAa
1:2:1
3:1 “dominanti” AA,Aa
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Mendel formulò la seconda legge, o
dell'assortimento indipendente,
che afferma:
"...quando si formano i gameti, gli alleli di un
gene si separano indipendentemente dagli
alleli di un'altro gene".
Incrocio diibrido
9:3.3:1
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Seconda legge di Mendel
o legge dell’assortimento indipendente
Membri di differenti coppie di alleli vengono
assortiti indipendentemente uno dall’altro, ...se ....
Presenti su cromosomi diversi diremo oggi
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Leggi di Mendel: “1800
1. LEGGE DELLA SEGREGAZIONE
2. LEGGE DELL'ASSORTIMENTO INDIPENDENTE
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Interazione gene-proteina, ambiente-fenotipo
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Archibald Garrod
Sir Archibald Edward Garrod was an English physician
who pioneered the field of inborn errors of metabolism and alkaptonuria
rare inherited genetic disorder of tyrosine metabolism. .
He was born on November 25, 1857, in London, and died on March 28, 1936, in
Cambridge.
Archibald was the fourth son of Sir Alfred Baring Garrod,
a physician at King's College Hospital, who discovered
the abnormal uric acid metabolism associated with gout.
http://en.wikipedia.org/wiki/Archibald_Garrod
Molte malattie umane sono difetti metabolici
Fenil-chetonuria, autosomica recessiva
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Le malattie genetiche sono alla base di errori congeniti del
metabolismo…..
PKU- Phenil Chetonuria, autosomica recessiva, causata in un difetto nell’incapacità
di convertire la Phenil-alanina in Tirosina che si accumula come è convertita
in un acido tossico : fenil piruvico
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Ciclo vitale del fungo Neurospora
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Beadle and Tatum
Mutanti nutrizionali=auxotrofi
Ceppo che cresce su terreno min=prototrofo
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Enzima X
precursore
Enzima Z
Enzima Y
Arginina
Ornitina
Citrullina
NUTRIENTI
Ornitina
Citrullina
arg-1
+
+
Arginina
+
arg-2
-
+
+
arg-3
-
-
+
Mutante
arg-1+
Enzima X
precursore
arg-2+
arg-3+
Enzima Z
Enzima Y
Arginina
Ornitina
Citrullina
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
…si scopri’ che tutte le proteine siano
essi enzimi (o non), sono codificate
dai geni.
• Teoria di Beadle e Tatum
• UN GENE –> UNA PROTEINA (o un
POLIPEPTIDE)
E.L. Tatum and G.W. Beadle, Science, 91 (1940) 458.
NOBEL PRICE :
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
pausa
7 minuti ….+3 per sedersi
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Struttura del gene Fenil-alanina-idrossilasi,
mutazioni identificate origine del malfunzionamento
dell’enzima.
Mutazioni “leaky”
Mutazioni “null”
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Per un certo locus possono esistere piu forme alleliche (alleli multipli)
L’insieme degli alleli noti è definito SERIE ALLELICA
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Qual’è la spiegazione di dominanza e recessività a livello di
prodotto genico??
• aplo-sufficiente (A)
• aplo-insufficiente (B)
• (A) P/P o P/p sono sufficienti a produrre il fenotipo
selvatico mentre i p/p non lo sono
• (B) una singola dose P/p del fenotipo selvatico non è
sufficiente per raggiungere i normali livelli funzionali
• Definizione: la recessività di un allele mutante è il
risultato dell’aplosufficienza dell’allele selvatico di quel
determinato gene; la dominanza di un allele mutante è il
risultato del dell’aploinsufficenza dell’allele selvatico
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Recessività di un allele mutante di un gene aplosufficiente
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Differenze tra Dominanza, Dominanza
incompleta e Codominanza
• Dominanza-il fenotipo dell’eterozigote è
uguale a quello di uno degli omozigoti
• Dominanza incompleta- il fenotipo
dell’eterozigote è intermedio (rientra
nell’intervallo) tra quelli dei due omozigoti
• Codominanza-il fenotipo dell’eterozigote
include quelli di entrambi gli omozigoti
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
DOMINANZA INCOMPLETA
BELLA DI NOTTE
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Spiegazione molecolare:
bianco
nessuna dose
Rosso
Rosa
una dose pigmento
due dosi pigmento
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
IB/i
IA/IB
IB/IB
B
AB
IA/i
IAIA
i/i
A
O
membrana del globulo rosso
Schema delle proteine di membrana del globulo rosso
del gruppo sanguigno ABO, glicolipidi di membrana modificati da
una glicosil-transferasi che aggiungono
uno zucchero ad un polisaccaride il quale a sua volta è unito ad un lipide
per formare un glicolipide in membrana
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
CODOMINANZA GRUPPI SANGUIGNI
A e B sono
alleli
codominanti
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Charlie Chaplin ABO
•
Joan Barry (gruppo A)
•
Charlie Chaplin (gruppo O)
Figlio (gruppo B)
• Era suo figlio?
• IA/IA o IA/i ( gruppo A)
• i/i ( gruppo O)
• NON ERA SUO FIGLIO!!
Hearst "Castle" San Simeon
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Talassemia Mediterranea
Globulo rosso falciforme
Anemia mediteranea (*)
HbA/HbA
WT
HbA/HbS (*) codominanza a livello molecolare
HbS/HbS (*) soggetti anemici
Talassemico
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Elettroforesi di varianti dell’emoglobina
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
LEZIONE 2
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Lezione 2
gene-fenotipo
gene therapy nell’occhio, ATTUALITA’? Commento al lavoro!
OMIM
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?CMD=search&DB=omim
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Definizione di Alleli multipli
• Un gene puo’avere piu stati o forme, si
parla allora di allelli multipli.
• In questo caso gli alleli costituiscono una
serie allelica, i membri di una serie allelica
possono mostrare gradi diversi di
dominanza l’uno rispetto all’altro.
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Pleiotropic gene - a gene that affects more than one phenotype
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Compatibilità con Rh
Recipient[1] Donor[1]
O-
O+ A-
A+ B-
B+ AB- AB+
OO+
AA+
B-
RhD positive patients do not
react to RhD negative blood.
B+
ABAB+
A RhD negative patient who does not have any anti-RhD antibodies can receive a
transfusion of RhD positive blood once, but this would cause sensitization to the RhD
antigen, and a female patient would become at risk for
ofS.p.A.
theCopyright
newborn.
Griffithshemolytic
et al., GENETICA 6/E,disease
Zanichelli Editore
© 2006
Le foglie del trifoglio (nord America)
manifestano diverse molteplici
variazioni nel tema della dominanza
su una serie di alleli di un unico gene che
da’ le varie forme della V sulle foglie
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Topi oversprimenti la Green Flourescent portein GFP il gene
della medusa che conferisce il colore verde
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
ALLELI LETALI: allele giallo
Pleiotropic Effects and Lethal Genes
Lethal Gene - a gene that leads to the death of an individual; these can be either
dominant or recessive in nature
Pleiotropic gene - a gene that affects more than one phenotype
L’allele Ay definisce due caratteristiche il colore del mantello e la sopravvivenza
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Rapporto 2:1
Invece di 1:2:1
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
http://www.inseparabile.com/gatti/manx.htm
Gatto dell’isola di Man
Senza coda, notare anche
il colore diverso degli occhi!
Allele ML/M interferisce con lo sviluppo della spina dorsale
gatto senza coda
ML/ML omozigosi allele letale, non nasce , il difetto è
dovuto ad un non nomale sviluppo della spina dorsale
Esistono casi anche di alleli sub-letali esempio AA X Aa = ½ AA ed ½ Aa
Invece si ottiene 60% AA ed 40% AaÆsi tratta di alleli sub-letali,
gradi diversi di DOMINANZA
Spesso il fatto che un gene sia letale o no dipende dall’ambiente nel quale
l’organismo si sviluppa ………………
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Effetti pleoiotropici….
• Effetti molteplici dei una stessa mutazione
• La pleiotropia è dovuta alla complessità
delle interazioni geniche all’interno di una
cellula
• L’Interazione tra geni-proteine definisce
l’effetto pleiotropico
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La insorgenza della fenilchetonuria si manifesta attraverso
una complessa sequenza di tappe…….
Esempio: mutazioni a carico di diversi geni diversi del PAH possono provocare
alti livelli della fenil-alanina
PAH
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Effetti pleoiotropici…
Un gene è detto pleiotropico quando possiede effetti molteplici.
•
•
•
•
Effetti molteplici dei una stessa
mutazione
La pleiotropia è dovuta alla
complessità delle interazioni
geniche all’interno di una
cellula
L’Interazione tra geni-proteine
definisce l’effetto pleiotropico
MARFAN
l’eccessiva lunghezza
delle dita delle mani,
lo spostamento del
cristallino e i difetti
cardiaci
Esempio Maori/sterilità e respirazione
cilia/flagello
polidattilia
sindattilia
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
La complessita’ genetica come si
disseziona??
• Con il Test di complementazione o test crisscross:
• A) si trattano le cellule con agenti radianti (UV)
• B) si saggiano i mutanti per determinare quanti
loci genici sono coinvolti e quali mutazioni sono
sugli stessi geni
• C) Si combinano le mutazioni a due a due
medianti incroci che danno luogo ai doppi
mutanti.
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Test di complementazione
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Altro esempio: genere Campanula
Irradiamo con UV
Colore blu=selvatico
Otteniamo 3 mutanti bianchi: sono frutto della stessa mutazione occorrente
sullo stessso gene o su geni diversi? Tre alleli di uno stesso gene oppure di due o di tre geni?
Secondo incrocio:
Dicesi complementazione:
la produzione di un fenotipo
selvatico a seguito dell’
unione di due alleli mutanti
recessivi in una stessa
cellula
A livello molecolare:
Gene W1+
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Diagramma di flusso dell’antocianina in campanula
Gene w1+
Gene w2+
Enzima 1
Enzima 2
Antocianina Blu
Precursore 2
Una mutazione in uno dei due geni porterà all’accumulo del corrispondente
precursore, il quale renderà il fiore bianco
Precursore 1
Complementano = due mutazioni in geni diversi
Non Complementano = due mutazioni nello stesso gene
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
arg-1; arg2+
arg-1+; arg2
Fusione di cellule funginee, test di complementazione
Nuclei aploidi che si fondono formando un eterocarionte
Nuclei diversi
“Se due alleli mutanti recessive, ottenuti in modo indipendente e tali da produrre
Fenotipi recessivi simili, non si complementano allora devone essere alleli
dello stesso gene”
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
campanula
w1/ w1; w2+/ w2+ (bianco) X w1+/ w1+; w2/ w2 (bianco)
F1
:
w1+/ w1, w2+/w2 (blu)
w1+/ w1; w2/ w2+ (bianco) X w1+/ w1; w2+/ w2 (bianco)
F2: 9 w1+/-,w2+/3 w1+/-,w2/w2 (bianco)
3 w1/w1,w2+/- (bianco
1 w1/w1;w2/w2 (bianco)
Assortimento Indipendente
campanula
9
7
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Ci vediamo il prossimo mercoledi
…
Ambiente
Gene / Fenotipo
Genoma
Esercitazioni oggi pomeriggio
Gruppo 2-3,
prossimo mercoledi: Gruppo 1
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
PAUSA...5+5 min
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Serpente del mais:
-Fenotipo selvatico nero-arancione livrea mimetica(A)
-Fenotipo nero non ha pigmento arancione (B)
-Fenotipo arancione non produce il pigmento nero (C)
-Fenotipo rosa albino non ha sia il pigmento
arancione che quello nero (D)
b+=pigmento nero, b=assenza pigmento nero
o+=pigmento arancione, o=assenza pigmento aranc
selvatico
o+/ o+; b/b (aranc) X
o/o; b+/b+ (nero)
F1 o+/ o; b+/b (selvatico)
F2: o+/ o; b+/b (selvatico) X o+/ o; b+/b (selvatico)
albino
precursore
(b+)
Pigmento nero
9 o+/ -; b+/- (selvatico)
3 o+/ -; b/b (aranc)
3 o/o; b+/- (nero)
1 o/ o; b/b (rosa albino)
fenotipo mimetico
precursore
(o+)
Pigmento arancione
ESEMPIO DI INTERAZIONE TRA GENI DI DIVERSE VIE METABOLICHE
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Interazione tra un gene regolatore ed il suo bersaglio
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Interazioni geniche
• Epistasi
• Soppressione
• Letalità sintetica
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Epistasi:
è l’interazione da due o piu’
geni che controllono il fenotipo,
un gene sta sopra di un altro
A*
B*
C*
D*
Strada accessoria
Gene A
Gene B
Gene C
Fenotipo A = Fenotipo B
Stesso fenotipo
Una mutazione di un certo locus maschera la mutazione di Griffiths
un altro
locus6/E,inZanichelli
un doppio
mutante
et al., GENETICA
Editore S.p.A.
Copyright © 2006
Epistatic pathway
WNT
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Meccanismo molecolare dell’epistasi recessiva
Colori del petalo di Collinsia Parviflora
Selvatico=blu
Nei doppi mutanti i rapporti ci aiutano ad identificare i mutanti epistatici:
(blu)
(bianchi)
(magenta)
[m and w non sono geni associati]
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Genew+
Gene m+
Incolore ->magenta ->blu
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Colore mantello Labrador
B allele colore nero
b allele colore bruno
Allele (e) è epistatico (colore giallo) su questi alleli B e b
che determinano pelo nero (B) e pelo marrone (b)
EPISTASI RECESSIVA
e/e, B/- = giallo
e/e, b/b = giallo
E/-,B/- = nero
E/-,b/b = bruno
Shamu’
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Riassunto regole da conoscere:
Genotipo
Rapporto
A-B- A-bb aaB- aabb
9:3:3:1
9
3
9:3:4
9
3
12:3:1
9
9:6:1
9
13:3
3
1
6
3
nessuno
Esempio
Forma seme e colore dei piselli
Epistasi Recessiva
colore del pelo labrador
Epistasi dominante
Colore nella zucca
Epistasi recess.doppia
7
15
13
1
4
12
9:7
15:1
3
Tipo interazione
Albinismo nelle lumache
1
Interazione doppia
-
1
Epistasi domin doppia
-
Epistasi domin e recess
-
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Interazioni geniche
• Epistasi
• Soppressione
• Letalità sintetica
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Meccanismo molecolare di soppressione
Un allele normale soppressore cancella l’espressione di un allele mutante di un altro
gene dando luogo al normale fenotipo, retromutante
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Soppressore assente
B
A
prodotto
Soppressore presente
B
A
prodotto
B
Il soppressore fornisce un fattore B che “bypass” il blocco
La soppressione è talvolta confusa con l’epistasi, la differenza cruciale
stà nel fatto che il soppr cancella l’espressione di un allele mutante
e rispristina il corrispondente fenotipo selvatico. Il rapporto fenotipico modicato è
l’indicatore di questa interazione.
Solo due fenotipi segrano e non tre come nell’epistasi, vedi esempio precedente
9:3:4
13:3 Esempio occhi porpora e rossi di drosophila
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Alleli modificatori
• Una mutazione modificatrice che avviene
in un secondo locus cambia l’espressione
di una mutazione che avviene in un primo
locus.
• In genere si tratta di proteine che regolano
l’espressione di un gene regolatori positivi
o negativi
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Interazioni geniche
• Epistasi
• Soppressione
• Letalità sintetica
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Letali sintetici
• Quando si accoppaino due mutanti singoli
vitali ne risultano doppi mutanti letali.
Questi si chiamano i mutanti sintetici.
• Se si combinano doppi mutanti ciascuno
con una mutazione leaky in punti diversi
della via di sintesi, la via si blocca.
• Es. orgine della letalità sintetica
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Meccanismi genetici di origine dellaGriffiths
letalità
sintetica
et al., GENETICA
6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Ribbon structure
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Protein-Protein interaction and
network- P53 in giallo
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Variabilità nella manifestazione
fenotipica
• Penetranza (1)
• Espressività (2)
• Pleiotropia (3)
• (1) - è la probabilità che un gene abbia una
qualsiasi espressione fenotipica completa
• (2) - è la severità di espressione del fenotipo
• (3) - un gene ha un difetto primario ma puo’
guidare l‘effetto su altri geni ed avere
conseguenze molteplici con una malattia piu’
complessa.
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
Intensità di un pigmento, esempioGriffiths
penetranza
espressività
et al., GENETICA 6/E, ed
Zanichelli
Editore S.p.A. Copyright © 2006
Espressività variabile, 10 diverse gradazioni di pezzatura
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006
http://www.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc431/mendel/mendel1.htm
The hand of blues guitar player
Hound Dog Taylor
(Blues Man of the “HouseRockers “)
exhibiting Polydactyly (Polidattilia)
Variation in Gene
Expression
Penetrance - the frequency of expression of an allele
when it is present in the genotype of the organism
(if 9/10 of individuals carrying an allele express the trait,
the trait is said to be 90% penetrant).
Not all phenotypes that are expressed are manifested to
the same degree. For polydactyly, an extra digit may occur
on one or more appendages, and the digit can be full size
or just a stub. Therefore, when the P allele is present it
expresses variable expressivity.
Griffiths et al., GENETICA 6/E, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2006